太陽系的行星們

在我們的太陽系內，一共有8顆行星。

根據物質狀態的分類，

科學家們將水星、金星、地球和火星歸類為岩石行星，它們都擁有固態表面

；而

木星、土星、天王星和海王星則被歸類為氣體行星，它們主要由氫和氦組成，並且沒有固體表面

。或者，

木星和土星被歸類為氣體巨星，天王星和海王星歸類為冰巨星，二者之間在內部結構和組成成分的比例上有所差別

。

在此之前，科學家們認為太陽系內的行星代表了所有可能的行星種類。直到被發現的系外行星越來越多，科學家們才意識到我們對宇宙中的行星竟然知之甚少。

根據現在的行星形成模型，太陽系內首先形成的是太陽，透過對原始星雲中的物質吸積而形成。在太陽形成後，八大行星才開始誕生。

那個時候，年輕的太陽非常狂暴，不斷地釋放著恐怖的輻射，將周圍的物質吹走。在這個過程中，較輕的氫和氦更容易被吹走，於是在較遠的地方形成了氣體行星。而碳、矽甚至一些金屬元素相對比較重，不容易被吹走，所以它們構成的岩石行星都非常靠近太陽。

這個理論看起來非常合理，但系外行星給我們打了一記響亮的耳光。

奇葩，全是奇葩！

迄今為止，科學家們已經確認發現了超過4000顆系外行星

。其中有一類非常值得注意，它們的體積和質量都非常巨大，有的甚至遠遠超過木星。根據現有理論以及透過體積和質量計算出的密度來看，它們就是氣體行星。但是，它們並不像木星那樣離宿主恆星有幾億公里，而是非常靠近宿主恆星，甚至比太陽系最內側的水星還近好幾倍！

這種行星，被科學家稱為

熱木星

。類似的，科學家還發現了許多

熱海王星

，也就是質量與海王星類似，同時也非常靠近宿主恆星的行星。

這讓科學家們對現有的行星形成理論產生了懷疑，同時也在對系外行星進行分類的時候陷入了迷茫。目前來說，我們也只能簡單粗暴地透過質量來給這些行星劃分等級：

類木行星、類海王星、超級地球、類地行星和亞地球行星

。

這幾類行星中，自然是和地球類似的岩石行星更受科學家關注，因為它們的質量和地球類似，比氣體行星更有可能孕育生命，如果軌道類似於地球則更好。不過，對於這些岩石行星，我們仍然有一些不瞭解的地方。

氣體行星？岩石行星？

對於一些超級地球來說，我們目前也無法完全確定它們的本質，在太陽系中，比地球小的都是岩石行星，比海王星大的都是氣體行星，那麼這些介於二者之間的超級地球到底是哪一種呢？

目前來說，科學家們也只能給出一個大概的資料。由於觀測能力的限制，目前宇宙中幾乎所有的系外行星都無法被我們直接觀測，所以只能更多地透過統計學原理來進行約束。

根據現有的系外行星資料中，科學家發現最大的岩石行星和最小的氣體行星之間，在半徑這個資料上還是有一定差距的

。現在普遍認為，半徑大於地球1.6倍的行星就是氣體行星，被稱為迷你海王星，反之則是岩石行星

。

（圖片說明：系外行星按半徑和溫度的分佈）

亞地球行星

而對於亞地球行星，也就是那些尺寸可能和火星（半徑略大於地球1/2）甚至是水星（半徑略大於地球的1/3）這麼小的行星，我們的瞭解就更有限了，因為這麼小的行星的確是非常難以被觀測到。

我們曾經介紹過科學家尋找系外行星的方法，其中絕大部分都是透過一些間接的方法來發現。即便如此，如果系外行星太小，那麼它對宿主恆星產生的各方面擾動都非常小，以至於就算用上了最先進的觀測裝置，科學家仍然無法發現它們。

那麼，沒有足夠多現成的資料，目前的觀測能力又相對有限，科學家該如何瞭解這些體格瘦弱的行星呢？

最近，來自多倫多大學的天文學和天體物理學系的武延慶教授等人的一項統計學研究，或許可以幫助我們瞭解這些有趣的天體。

統計學中的亞地球行星

在已經得到確認的四千多顆系外行星以外，還有大量可能是系外行星的特徵等待科學家去確認。由於已經發現的亞地球行星太少，他們選擇將這些候選系外行星也加入到自己這項統計中來。

（圖片說明：像地球這麼小的系外行星目前發現數量還非常少）

在選出來的大約4000顆系外行星中，他們忽略了其他所有的屬性，只將它們的半徑限制到了地球的4倍以內，公轉週期的上限也定在了16天，宿主恆星也限制為G型主序星和K型主序星。透過這兩個限制，他們最終獲得了280顆系外行星的集合。這對於他們來說，已經足夠做一些基礎性的統計工作。

他們發現：

這些系外行星的尺寸，遵循著冪律分佈的規律

。簡單來說，隨著體積的減小，行星的數量呈一定指數級上升。其中，超級地球在半徑為地球1。4倍時達到最高值，隨著半徑越來越小，行星數量也急劇下降；而亞地球行星在略小於地球半徑時數量也達到最大。

在我們的太陽系內，小行星的大小也同樣遵循著冪律分佈的規律。

目前的理論認為，當太陽和大的行星形成之後，原始星雲中殘留的一些物質會形成無數的小行星。由於這些亞地球行星的體積分佈遵循著相似的規律，那麼我們有理由相信，這些行星可能也像小行星一樣是在大行星形成以後才出現的。

因此，該團隊將這兩種行星分別稱為第一代行星（大行星）及第二代行星（亞地球岩石行星）。如果這個規律最終被證明有理論基礎的支援，那麼那些比地球大一些的超級地球為何比真的和地球不相上下的岩石行星多一些。因為，像地球這樣的行星很可能是第二代行星，而星系內部的大部分物質可能在更早的時候就被超級地球霸佔了。

在最後，研究人員也指出：畢竟本次統計中的樣本還是相對比較少的，而且也參考了大量尚未得到最終確認的系外行星資料，因此需要未來更多的研究。但這樣的研究非常有意義，包括地球在內的太陽系天體形成的秘密，就蘊藏在這樣的研究之中。